红外光电传感器测温仪
1红外测温传感器结构
红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。
2红外测温传感器工作原理
在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射量。根
据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。
三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为了使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0-1之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（ 如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。
当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。
普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础用公式可表达为：
E=δε（T-To ） E 是辐射出射度．单位是W ／m3；
δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W ／（m2·K4）； ε是物体的辐射率： T 是物体的温度（K ）；
To 是物体周围的环境温度（K ）。
红外测温仪电路比较复杂, 包括前置放大, 选频放大, 温度补偿, 线性化, 发射率ε （比辐射率 ）调节等。目前已有一种带单片机的智能红外测温仪, 利用单片机与软件的功能, 大大简化了硬件电路, 提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。
红外测温仪的光学系统可以是透射式, 也可以是反射式。 反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜, 并在镜的表面镀金、 铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。
3红外测温理论基础
3.1红外辐射（红外线、红外光）
红外线是电磁波谱中，波长0.76μm -1000μm 范围的电磁辐射，位于红外光与无线电波之间。与可见光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等特性相同。同时具有粒子性。对人的眼睛不敏感，要用对红外敏感的探测器才能接收到。红外辐射的本质是热辐射，热辐射包括紫外光、可见光辐射，但是在0.76μm -40μm 红外辐射热效应最大。
自然界中一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体，时时刻刻都在不停地辐射红外线。辐射的量主要由物体的温度和材料本身的性质决定；特别热辐射的强度及光谱成份取决于辐射体的温度。 3.2黑体辐射规律
黑体红外辐射的基本规律揭示的是黑体发射的红外热辐射随温度及波长的定量关系。黑体一种理想物体，它们在相同的温度下都发出同样的电磁波谱，而与黑体的具体成分和形状特性无关。斯特藩和玻耳兹曼通过实验和计算得出黑体辐射定律：
4
0)(T
T M σ=
式中：)(0T M —— 温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐出度；σ一—斯特藩玻耳兹曼常量；T 一—物体温度。
上式是黑体的热辐射定律。实际物体(非黑体)的辐射定律一般比较复杂，需借助于黑体的辐射定律来研究。
设被测物体的温度为T 时，总辐出度为M 等于黑体在温度为F T 时的总辐出度Mo ，即：
44
0,T T M M F εσσ==
化简得
4
1
ε
F
T T =
其中ε为发射率，不同物体的发射率不同，具体材料的ε值可通过查表或实验得到，T 为被测物体的辐射温度，所以已知被测物体的ε和F T ，就可算出物体的真实温度。
4红外测温传感器特性
当用红外辐射测温仪测量目标的温度时首先要测量出目标在其波段范围内的红外辐射量，然后由测温仪计算出被测目标的温度。单色测温仪与波段内的辐射量成比例；双色测温仪与两个波段的辐射量之比成比例。
红外线波长范围是0.78μm-100μm 。然而,红外辐射自目标发射出来,总是要在大气中传播一段距离才能到达观测仪器,除几何发散外,红外辐射在大气中传播会有很大衰减,主要因素是大气中各种气体对辐射的吸收。
组成大气的主要气体是氮气.氧气.氩气,它们占99%以上。有幸的是，它们不吸收15μm 以下的红外线,否则红外技术在野外就无法使用。能引起红外吸收的气体是水汽,二氧化碳,臭氧(O3),它们在不同波段针对红外线形成吸收带，再加上甲烷,一氧化碳等吸收作用,造成了红外辐射的衰减。
通过1μm-15μm 的红外辐射通过一海里长度的大气透射比试验,证明只有处于红外吸收带之间的红外辐射能够透过大气向远处传输,其中有三个透过大气的红外波段，1-2.5μm,3-5μm,8-13μm ，这三个波段被称作“大气窗口”，红外测温系统常常在这三个窗口内工作。 3-5μm,8-13μm 两个波段的范围都有不同特性的控制可选用。这两个波段分别称为“短波”和“长波”窗口。从原理上计,这两个窗口都敏感,但大多数设计者都选择了短波段,原因是该波段范围中,能在较宽的范围内提供最佳功能,达到良好的测温要求；而长波窗口则更多地用于低温及远距离的检查(AGENA570就有此功能)。
只有对热成像系统的原理及构成有了一定的了解后,才能实现对热像仪的正确操作,从而进一步实现对温度的精确测量。
由于热像仪测温是利用探测器输出的视频信号进行处理后得出的，根据公式:
Us∝(wσT5/π)∫ε(λT)τα(λ)R(λ)dλ
式中:Us---探测器输出视频信号的幅度
λ1,λ2---热像仪工作波长范围
w---热像仪瞬时视场角.
σ---辐射常数
T ---被测目标温度
ε(λT)---被测目标光谱辐射率
τα(λ)---大气透过率
R(λ)---热像仪总光谱响应
可见,测温精度与很多因素有关,如目标特性,热像仪特性,测量距离等。
为了实现所需的温度测量和便于操作,目前使用的大多数热像仪（如PM290）已在系统中实现了以下三方面的精度补偿:
(1)热像仪内部的飘移和增溢补偿.
(2)不同操作温度下的补偿.如夏天和冬天.
(3)镜头视场外的辐射补偿.
其它如发射率,环境温度,距离,湿度等最基本的参数则要求用户根据实际情况自行设置,以保证测温精度的可靠性。
与热电偶、热电阻等常规温度传感器相比，红外温度计具有测温范围宽、寿命长、性能可靠、反应极快和非接触性等诸多优点。另外，红外温度计还特别适合测量腐蚀性的介质和运动物体的温度，而且不会破坏到被测对象的温度场。
两个对应测点之间的温差与其中较热点的温升之比的百分数。相对温差δt，可用下式求出：
δt=(t1-t2)/t1X100℅=(T1-T2)/(T1-T0) X100℅
式中：
1 和T1——发热点的温升和温度
2 和T2——正常相对应点的温升和温度
T0——环境温度参照体的温度
与热电偶、热电阻等常规温度传感器相比，红外温度计具有测温范围宽、寿命长、性能可靠、反应极快和非接触性等诸多优点。另外，红外温度计还特别适合测量腐蚀性的介质和运动物体的温度，而且不会破坏到被测对象的温度场。
4.1红外测温误差的分析
由于红外测温仪是非接触式的，其测量结果受很多因素影响，从仪器本身来说，有以下几个方面：以不等温黑体作为校准源，仪器发射率的不同，空气介质及仪器透镜结垢或磨损等；从外界因素来说，测量结果受被测物体的辐射率，测量距离系数，外界环境温度等几方面影响。
4.2红外测温误差的解决方法：
应用中一般采用现场比对校准的方法来尽量消除这些影响
根据实际校准需要相应选择几个校准温度，校准顺序由低温向高温依次进行。先设定物
体的辐射率ε=1进行校准，然后调整ε值使显示温度与校准温度一致，读取ε=1的示值和调整后ε<1的示值。每个校准点反复读取几次，然后进行数据处理。对于示值误差和重复性均符合要求的测温仪将其s值标明即可。
5 小结
红外技术已经在现代科技、国防、医疗、工农业等领域获得了广泛的应用。在电子防盗、人体探测器领域中，被动式热释电红外探测器的应用非常广泛，因其价格低廉、技术性能稳
定而受到广大用户和专业人士的欢迎。红外测温技术在产品质量控制和监测、设备在线故障
诊断、安全保护，以及节约能源等方面发挥着重要作用。
参考文献
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毕业设计（论文） 题目非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 指导教师：李宏升 理学院应用物理学专业061 班
非接触式红外测温仪 学生姓名：李林 所在专业：应用物理学班级：061 指导教师：李宏升 申请学位：学士 论文提交日期：20xx -xx-xx 论文答辩日期：20xx -xx-xx 学位授予单位：青岛理工大学
摘要：本文结合国内外红外技术的发展和应用，简绍了红外技术的基础理论，阐述了红外热像仪的工作原理、发展和分类。以及红外测温仪的原理和实现。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、普朗克定律、热像仪。 目录 内容摘要 第一章概述 第二章红外基础理论 2.1 扫像仪原理 2.2热像仪的发展 2.3 热像仪分类 第三章红外测温仪的原理及实现 3.1红外测温仪的种类 3.2红外测温仪的工作原理 3.3红外测温仪的性能 第四章红外测温仪的选择 4.1确定测温范围 4.2确定目标尺寸 4.3确定距离系数（光学分辨率） 4.4确定波长范围 4.5确定响应时间 4.6 信号处理功能
4.7环境每件考虑 4.8 红外测温仪的优点 4.9 红外测温仪的缺点 4.10 使用注意事项 第五章结束语 参考文献 第一章概述 红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。近20年来，非接触红外测温仪在技术上得到迅速发展，性能不断完善，功能不断增强，品种不断增多，适用范围也不断扩大，市场占有率逐年增长。比起接触式测温方法，红外测温有着响应时间快、非接触、使用安全及使用寿命长等优点。非接触红外测温仪包括便携式、在线式和扫描式三大系列，并备有各种选件和计算机软件，每一系列中又有各种型号及规格。在不同规格的各种型号测温仪中，正确选择红外测温仪型号对用户来说是十分重要的。 红外检测技术是“九五”国家科技成果重点推广项目，红外检测是一种在线监测(不停电)式高科技检测技术，它集光电成像技术、计算机技术、图像处理技术于一身，通过接收物体发出的红外线(红外辐射)，将其热像显示在荧光屏上，从而准确判断物体表面的温度分
红外测温方法的工作原理及测温仪 (北京化工大学信息科学与技术学院) 摘要：本文从黑体辐射原理出发分析了红外测温的工作原理，从发射率、距离系数、环境等几个方面，探讨和分析了测温误差的原因，以及基于红外测温技术的测温仪的简单的概述,并对红外测温仪的分类、性能、选择及应用简要的说明。 关键词：黑体辐射、红外测温仪、温度测量 Infrared Thermometer and the working principle of Infrared Temperature measurement (College of Science and Technology， Beijing University of Chemical Technology) Abstract: In this paper, the theory of infra-red temperature measurement was analyzed according to the principle of blackbody radiation. We discussed the main factors for measurement accuracy, such as reflectance, distance coefficient and environment.Based on infrared temperature measurement technology, we make a simple overview of infrared thermometer, and a brief description of its classification, performance, selection and application. Key words: Blackbody radiation; infrared thermometer; temperature measurement 0引言 在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。表1列出了常用的测温方法和特点，其中红外测温作为一种常用的测温技术显示出较明显的优势。 表1常用测温方法对比 测温方法温度传感器测温范围（°C）精度（%） 接触式热电偶-200～1800 0.2～1.0 热电阻-50～3000.1～0.5非接触式红外测温-50～33001其它示温材料-35～2000<1
非接触式红外测温仪设计 摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示
THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER ABSTRACT The technology of temperature measurement is used widespread, and it also important in the modern equipment failure examination field. But in some application domains, we needn’t the sensor contact with the measured object which used in temperature measurement, this needs a kind of non-contact temperature measurement to satisfies the demand and the design of this infrared thermometer is also based on the demand. Infrared thermomter, it uses the blackbody radiation laws as the theories foundation, it is the outcome that the optical theories and micro-electronics learn a comprehensive development. Compared to the way of traditional temperature measurement, it has a series of merits, such as short in response time, non-contact, noninterference to temperature field, long useful time and convenient operation, etc. The paper introduces the basic principle of infrared thermometer and the method of realization, puts forward infrared trermometer system with the STC89C51 MCU as the CPU. The paper introduces the composing and the method of that system in detail, and gives the hardware principle diagram and the design flow chart of the software. The system formed by the optical system, photoelectron detector,display and output partially. The optical system collects the infrared radiation energy of the object in its field of view, the infrared energy focusing on the instrument and transforms to the corresponding electrical signal. The STC89C51 MCU is used to start the temperature survey, data receive, count the value of the object temperature based on the arithmetic with in MCU and the result is displayed on LED.
目录 摘要................................................................................................................................ I Abstract .......................................................................................................................... II 第一章红外线测温仪的研发背景 . (1) 1.1红外测温仪的实际应用 (1) 1.2红外测温技术的发展历程 (1) 第二章人体红外测温仪的原理和特点 (2) 2.1人体红外线测温仪的理论依据 (2) 2.2人体红外线测温仪的性能指标及作用 (2) 2.3影响温度测量的主要因素及修正方法 (3) 2.4人体红外线测温仪的特点 (5) 第三章人体红外测温仪的硬件设计 (6) 3.1总体设计 (6) 3.1.1 整体框图设计 (6) 3.1.2 电路设计 (7) 3.2温度传感器 (8) 3.3放大电路的设计 (8) 3.4模数转换部分电路 (9) 3.5LCD1602显示电路 (10) 第四章软件设计 (12) 5.1红外测温仪的使用注意事项 (15) 5.2改进方案 (15) 5.3推广及应用 (15) 参考文献 (16) 致谢 (17) 附录1 PCB板图 (18) 附录2 3D效果图 (19) 附录3 程序 (20)
人体红外测温仪 摘要:为了克服传统温度计测量温度的主要缺点——需要测量者与被测目标近距离接触和测量不方便。在顾及仪器测量高精度前提下，以追求最低成本为原则，研制了非接触式热释电红外测温仪，实现了对物体表面温度快速准确的测量。本文也设计了红外测温仪的整体系统构架。根据热释电原理，主要针对人体体温测量进行了具体的设计开发，开发包括整体方案，硬件电路，单片机程序和主机程序。并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30℃下对人体温度和水温进行了测量，对人体的温度测量的误差低于±0.1℃，提高了测量精度。人体测温仪的设计主要为适应人体体温快速无接触测量的需要。主要介绍热释电红外传感器的工作原理以及最适宜人体红外线检测的热释电传感器PM611的优点和等效电路，阐述了基于热释电传意器的红外测温仪的工作原理，讨论了该系统的设计与实现方法，简单介绍了测温系统的适用条件。 关键词：温度测量，热释电，A T89C51
1、红外测温仪器的种类 红外测温仪器主要有3种类型：红外热像仪、红外热电视、红外测温仪（点温仪）。60年代我国研制成功第一台红外测温仪，八十年代初期以后又陆续生产小目标、远距离、适合电业生产特点的测温仪器，如西光IRT－1200D型、HCW －Ⅲ型、HCW－Ⅴ型；YHCW－9400型；WHD4015型（双瞄准，目标D 40mm，可达15 m）、WFHX330型（光学瞄准，目标D 50 mm，可达30 m）。美国生产的PM－20、30、40、50、HAS－201测温仪；瑞典AGA公司TPT20、30、40、50等也有较广泛的应用。DL－500 E可以应用于110～500 kV变电设备上，图像清晰，温度准确。红外热像仪，主要有日本TVS－2000、TVS－100，美国PM－250，瑞典AGA－THV510、550、570。国产红外热像仪在昆明研制成功，实现了国产化。 2、红外测温仪工作原理 了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1。应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。 物体发射率对辐射测温的影响：自然界中存在的实际物体，几乎都不是黑体。所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法、热过程以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在零和小于1的数值之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。 影响发射率的主要因纱在：材料种类、表面粗糙度、理化结构和材料厚度等。
红外光电传感器测温仪 1红外测温传感器结构 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。 2红外测温传感器工作原理 在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射量。根
据基尔霍夫定律、普朗克定律、维恩公式这三大辐射定律，物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布与其表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 三大辐射定律均是以“黑体”作为研究对象分析得出的。但是，自然界中存在的实际物体都不是黑体，所有实际物体的辐射量除依赖于辐射波长及物体的温度之外，还与构成物体的材料种类、制备方法以及表面状态和环境条件等因素有关。因此，为了使黑体辐射定律适用于所有实际物体，必须引入一个与材料性质及表面状态有关的比例系数，即发射率。该系数表示实际物体的热辐射与黑体辐射的接近程度，其值在0-1之间。根据辐射定律，只要知道了材料的发射率，就知道了任何物体的红外辐射特性。物体表面发射率主要决定于材料性质和表面状态（ 如表面氧化情况，涂层材料，粗糙程度及污秽状态等）。 当物体的温度高于绝对零度时，由于它内部热运动的存在，就会不断的向四周辐射电磁波，其中的红外线在给定的温度和波长下，物体发射的辐射能有一个最大值，这种物质成为黑体，其他的波段的最大值成为灰体。事实上，自然界中并不存在黑体，只是为了获得红外线的分布规律才提出的，从而导出了普朗克黑体辐射定律。 普朗克黑体辐射定律是用于描述在任意温度下从一个黑体中发射的电磁辐射的辐射率与电磁辐射的频率的关系公式。通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础用公式可表达为： E=δε（T-To ） E 是辐射出射度．单位是W ／m3； δ是斯蒂芬一波尔兹曼常数，5．67x10-8W ／（m2·K4）； ε是物体的辐射率： T 是物体的温度（K ）； To 是物体周围的环境温度（K ）。 红外测温仪电路比较复杂, 包括前置放大, 选频放大, 温度补偿, 线性化, 发射率ε （比辐射率 ）调节等。目前已有一种带单片机的智能红外测温仪, 利用单片机与软件的功能, 大大简化了硬件电路, 提高了仪表的稳定性、可靠性和准确性。 红外测温仪的光学系统可以是透射式, 也可以是反射式。 反射式光学系统多采用凹面玻璃反射镜, 并在镜的表面镀金、 铝、镍或铬等对红外辐射反射率很高的金属材料。 3红外测温理论基础 3.1红外辐射（红外线、红外光） 红外线是电磁波谱中，波长0.76μm -1000μm 范围的电磁辐射，位于红外光与无线电波之间。与可见光的反射、折射、干涉、衍射和偏振等特性相同。同时具有粒子性。对人的眼睛不敏感，要用对红外敏感的探测器才能接收到。红外辐射的本质是热辐射，热辐射包括紫外光、可见光辐射，但是在0.76μm -40μm 红外辐射热效应最大。 自然界中一切温度高于绝对零度的有生命和无生命的物体，时时刻刻都在不停地辐射红外线。辐射的量主要由物体的温度和材料本身的性质决定；特别热辐射的强度及光谱成份取决于辐射体的温度。 3.2黑体辐射规律 黑体红外辐射的基本规律揭示的是黑体发射的红外热辐射随温度及波长的定量关系。黑体一种理想物体，它们在相同的温度下都发出同样的电磁波谱，而与黑体的具体成分和形状特性无关。斯特藩和玻耳兹曼通过实验和计算得出黑体辐射定律： 4 0)(T T M σ=
成绩评定： 传感器技术 课程设计 题目非接触温度计
摘要 在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内疗的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 关键词：红外辐射测温红外传感器
目录 一、设计目的-------------------------- 1 二、设计任务与要求---------------------- 2 2.1设计任务-------------------------- 2 2.2设计要求-------------------------- 2 三、设计步骤及原理分析 ------------------ 3 3.1设计方法-------------------------- 3 3.2设计步骤-------------------------- 4 3.3设计原理分析----------------------- 5 四、课程设计小结与体会 ------------------ 6 五、参考文献--------------------------- 6
扬州工业职业技术学院 2013 —2014学年 第一学期 毕业设计 课题名称：单片机博物馆安全监测仪设计与实现设计时间： 2013.10.30~2013.12.1 系部：电气信息工程学院 班级： 1101电子信息 姓名： 指导教师：王平 总目录
第一部分任务书 第二部分开题报告 第三部分毕业设计正文
第一部分 任 务 书
扬州工业职业技术学院 毕业设计任务书 系部电子系指导老师王平职称研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计电子系指导老师王平职称研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计 指导老师王平职称研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计王平职称研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****职称研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题 目单片机博物馆安全监测仪设计设计 研高学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单 片机博物馆安全监测仪设计设计 学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博 物馆安全监测仪设计设计 学生姓名***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物 馆安全监测仪设计设计 ***班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测
仪设计设计 班级1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设 计设计 1101电子信息学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计学号*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计*****设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计 设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计 设计题目单片机博物馆安全监测仪设计设计 单片机博物馆安全监测仪设计设计 设计 设计 内容 目标 和 要求 1.毕业设计主要内容目标及技术指标 1.毕业设计主要内容目标及技术指标 1.1主要内容 本毕业设计是应用单片机、环境安全传感器和液晶显示器设计一种博物馆安全智能检测器，传感器从现场获取温度、烟雾气体等与安全相关的信息数据，经过和设定的参数进行比较，并经数据分析处理后，相关的信息参数在LCD液晶显示屏显示，当达到限制值时，给出报警警示，并向上层管理系统提供博物馆安全信息数据。本控制器的主要组成有博物馆安全参数检测传感器、单片机控制单元、点阵LCD液晶显示器和智能监测软件系统等组成，采用C语言进行监测控制软件程序的设计。 本课题涵盖了安全监测传感器、单片机及接口电路、LCD液晶显示电路及智能监测控制软件设计等专业知识和技能，是单片机应用的综合性课题。通过本课题的设计和调试，能巩固所学的理论知识，增强动手能力，提高创新能力和职业能力。
红外线人体测温仪电路的设计 技术分类：测试与测量消费电子设计 | 2007-11-07 来源：现代电子技术 | 唐岳湘赵修良等 由于医学发展的需要，在很多情况下，一般的温度计已经满足不了快速而又准确的测温要求，例如车站和机场等的人口密度较大的地方进行人体温度测量。虽然现在国外这种测温的技术都比较成熟，但是国内这方面的技术还处于发展阶段。因此，为了适应医学发展的需要，有效地进行特殊环境下的温度测量，从而有力地控制和预防诸如非典之类的特殊疾病的传播，急需设计一种测温速度快，准确率高的测温仪。针对一般的工业用的红外测温仪的精确度不够高，我们根据这种红外线测温的原理，通过关键器件的选择、瞄准系统的设计以及温度补偿的自动调节来提高红外线测温仪的精确度，设计了一种用红外线测温电路，用于人员密集且流量大的场合进行快速的人体温度测量。 1 红外线测温的原理 自然界一切温度高于绝对零度(-273.15℃)的物体，由于分子的热运动，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。 组外辐射原理——辐射定律： 式中：E为辐射出射度，W／m3；σ为斯蒂芬—波尔兹曼常数，5.67×10-8W／(m2·K4)；ε为物体的辐射率；T为物体的温度，单位K；T0为物 体周围的环境温度，单位K。 测量出所发射的E，就可得出温度。 利用这个原理制成的温度测量仪表叫红外温度仪表。这种测量不需要与被测对象接触，因此属于非接触式测量。红外温度仪表测温范围很宽，从-50℃直至高于3 000℃。在不同的温度范围，对象发出的电磁波能量的波长分布不同，在常温(0～100℃)范围，能量主要集中在中红外和远红外波长。用于不同温度范围和用于不同测量对象的仪表，其具体的设计也不同。 根据式(1)的原理，仪表所测得的红外辐射为：
非接触式红外测温仪的设计 摘要 利用温度测量技术是很常见的，而且在当前问题的检测设备类仍然是一个非常重要的技术。但在某些应用中，需要使用测量与被测物体接触式温度传感器，它需要一个非接触式温度测量来满足测量要求,本文是红外测温仪的设计的实际需要。 红外测温仪是利用黑体辐射定律为基础，是光学理论和微电子学综合发展的现象。与基本的测温方式相比，具有反应时段短、非触碰、不干扰被测温场、使用寿命长、操做简便等一系列优点。 本文阐述了红外测温仪的基本原理和显示方式，指出红外测温系统的中心控制单元以STC89C51单片机。具体列举了该系统的组成和制作方法，给出了硬件理论图和软件的设计流程图。该系统基本由光学系统、光电探测器、显示输出等部份构成。光学系统的红外辐射能量采集物体的红外能量收集在光电探测器转换成相应的电信号的视野。STC89C51单片机担当节制驱动温度量取、接受量取的数据、并按照单片机中的温度值统计算法算出目的温度值再经过LCD把温度显示出来。
关键词: STC89C51单片机；红外测温；LCD显示屏
ABSTRACT The use of temperature measurement technique is common, but in the current issue of the detection device class is still a very important technology. It requires the use of measurement and the object contact temperature sensor, This is the actual need infrared thermometer designed. Infrared thermometer is the use of blackbody radiation law, based on the phenomenon of optical theory and integrated development of microelectronics. Compared with the basic temperature measurement mode, with a short response time, non-touch, no interference is temperature field, long life, easy operation to do a series of advantages. This paper describes the basic principles and display infrared thermometer, noting that the center of the infrared temperature measurement system control unit STC89C51 microcontroller. accepted amount,and calculates the temperature in accordance with the purpose of single-chip temperature values through statistical algorithms and then the temperature LCD display. Keywords: STC89C51 microcontroller；infrared temperature measurement； LCD display
通道式红外人体测温技术简介 一、人体红外测温的理论依据 自然界一切温度高于绝对零度(-273、15℃)的物体,由于分子的热运动,都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波,其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。 利用这个原理设计的温度测量仪表叫红外温度仪。这种测量不需要与被测对象接触,因此属于非接触式测量。在不同的温度范围,被测对象发出的电磁波能量的波长分布不同,在常温(0～100℃)范围,能量主要集中在中红外与远红外波长。用于不同温度范围与用于不同测量对象的仪表,其具体的设计也不同。 人体主要辐射波长在9～10m的红外线,通过对人体自身辐射红外能量的测量,便能准确地测定人体表面温度。由于该波长范围内的光线不被空气所吸收,因而可利用人体辐射的红外能量精确地测量人体表面温度。通过对人体自身辐射的红外能量的测量,便能准确地测定人体表面温度。红外温度测量技术的最大优点就是测试速度快。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。 二、通道式设计特点
通道式红外人体测温,又名红外热成像测温门、门式红外线测温仪、红外热成像测温通道、非接触式人体红外测温仪、人体体温实时监测系统等。其设计特点如下: 1、全自动非接触式测温; 2、避免接触; 3、通道式畅通设计,快速测温,人流通过无需等待; 4、占据空间小,可自由拆装; 5、融入人体工学设计理念,以简洁线条,勾勒大气外形。 三、通道式红外智能人体体温检测系统研发与生产 近年来通道式红外人体测温技术日益成熟,下文将以人体测温领域少有的具备20年以上实战经验的华中数控?HY系列红外智能体温检测系统为例来进行技术简介。 1、快速性:1秒内检测出目标区域所有人体温度。
非接触式温度传感器 非接触式温度传感器 它的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。 温度传感器 最常用的非接触式测温仪表基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。 非接触测温优点：测量上限不受感温元件耐温程度的限制，因而对最高可测温度原则上没有限制。对于1800℃以上的高温，主要采用非接触测温方法。随着红外技术的发展，辐射测温 温度传感器 逐渐由可见光向红外线扩展，700℃以下直至常温都已采用，且分辨率很高。
红外线人体测温仪与工业红外测温仪区别红外测温技术在生产过程中，在产品质量控制和监测，设备在线故障诊断和安全保护以及节约能源等方面发挥了着重要作用。 了解红外测温仪的工作原理、技术指标、环境工作条件及操作和维修等是用户正确地选择和使用红外测温仪的基础。光学系统汇集其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件以及位置决定。红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路按照仪器内部的算法和目标发射率校正后转变为被测目标的温度值。除此之外，还应考虑目标和测温仪所在的环境条件，如温度、气氛、污染和干扰等因素对性能指标的影响及修正方法。 一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切
的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。 在此我们要说明一点：红外测温仪不论是人体的还是工业的原理都是一样的。 主要区别在于信号的数据处理过程和在一定距离下的温度标定过程。温度标定是所有红外测温仪精度的检测过程。人体测温仪在普通的测温仪基础上做了更符合人体温度的范围，如30-45度这个温度范围。在标定过程中也只对这一段温度进行更细致的校准。普通工业测温仪只是温度范围更广，测量距离更远，一般测量高温比较多。 浙江大立科技股份有限公司供应各式红外测温仪，大立科技专业从事非制冷焦平面探测器、红外热像仪、红外热成像系统的研发、生产和销售多年，经过长期稳健的发展，已从研究所成长为具有较强自主研发和技术创新能力且经营业绩稳定增长的上市公司。 红外线人体测温仪与工业红外测温仪区别就讲到这里，大立科技将继续沿着改革、创新、求实、发展的道路前进，力争成为世界上优佳的红外热像产品生产企业，并用优良的业绩回报社会。 更多详情请拨打咨询热线或登录浙江大立科技股份有限公司官网https://www.doczj.com/doc/2813032017.html,/咨询。
毕业设计（论文） 非接触式红外测温仪设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
摘要 温度测量技术应用十分广泛，而且在现代设备故障检测领域中也是一项非常重要的技术。但在某些应用领域中，要求测量温度用的传感器不能与被测物体相接触，这就需要一种非接触的测温方式来满足上述测温需求。本论文正是应上述实际需求而设计的红外测温仪。 红外测温仪是以黑体辐射定律作为理论基础，是光学理论和微电子学综合发展的产物。与传统的测温方式相比，具有响应时间短、非接触、不干扰被测温场、使用寿命长、操作方便等一系列优点。 本文介绍了红外测温仪测温的基本原理和实现方法，提出了以STC89C51单片机为其核心控制部件的红外测温系统。详细介绍了该系统的构成和实现方式，给出了硬件原理图和软件的设计流程图。该系统主要由光学系统、光电探测器、显示输出等部分组成。光学系统汇集其视场内目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测仪上并转变为相应的电信号。STC89C51单片机负责控制启动温度测量、接收测量数据、并按照单片机中的温度值计算算法计算出目标的温度值再通过LED把结果显示出来。 关键词: STC89C51单片机，红外测温，LED显示 THE DESIGN OF NON－CONTECT INFRARED THERMOMETER
实用新型名称： 一种带触摸控制的人体红外测温装置 摘要： 本实用新型公开了一种带触摸控制的人体红外测温装置，属于人体体温检测技术领域。所述的带触摸控制的人体红外测温装置包括：红外测温传感器、显示电路、触摸控制模块电路、以及信号处理电路。红外测温传感器采集过来的温度电信号通过信号处理电路数据处理后，在显示电路显示出人的体温值。 本实用新型通过对触摸控制模块的应用，按键控制更加灵敏及可靠，对比传统按键模式的产品使用寿命大大提高，并有效的简化了制造工艺降低了产品的制造成本。通过红外测温传感器来探测人体温度，使得该人体红外测温装置可以不需要与被测人体接触，进而减少了病毒的交叉感染，同时快速测温的性能优于传统测温产品，产品更便于被用户接受。 权利要求书 1、一种带触摸控制的人体红外测温装置，其特征在于所述装置包括： ①、红外测温传感器：用于通过红外技术获取人体体温信号； ②、显示电路：用于显示所述带触摸控制的人体红外测温测得的体温数据。 ③、触摸控制模块电路：用于触摸控制所述人体红外测温装置的操作指令； ④、信号处理电路：与所述红外测温传感器电连接，用于获取的所述体温信号转换成相 应的数字信号； 2、根据权利要求1特征所述装置，其特征在于，所述触摸控制模块在人体红外测温装置上的应用。其所述触模控制模块电路主要包括以下： 触摸控制芯片、触摸感应按键以及触摸面板，其所述触摸控制模块与信号处理电路电连接实现操作控制。所述触摸感应按键置于所述触摸面板下方，所述触摸控制芯片置于所述信号处理电路内部。 3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：壳体， 所述壳体包括：测温套筒头、壳体主体、触摸面板，以及固定结构内部的小部件组成。 所述红外测温传感器安装在所述测温套筒头内，所述信号处理电路、显示电路和触摸控制模块均设置在所述壳体主体内。 说明书 技术领域 [0001] 本实用新型涉一种带触摸控制的人体红外测温装置。 背景技术 [0002] 目前随着人们的生活水平的不断提高，人们对自身的身体健康问题也更加关注，其中人体体温的测量是一项鉴定身体健康程度的重要生理参数，因此体温计在医学上有着一席之地，同时也成为了人们生活的常备品。 现在主流的体温计为接触式的，例如：水银温度计、热敏电阻计等，通过与人体接触来测量体温，其测量速度慢，易发生病毒交叉感染的问题；也有采用红外测温技术制备的非接触式的红外体温测温仪但这类产品均采用机械式开关控制，产品结构复杂可靠性及使用寿命均不高等劣势。
178(RC001)型非接触式电子体温计 专用于人体测温.抗击流感专业非接触体温检测仪. 适用于：甲型H1N1流感患者排查。 精确：测量偏差±0.2度。测量时间0.5秒钟。 高温报警：可自由设定报警温度。 存储数据：可存储32个测量数据，便于分析对比。可进行温度修正. 医疗器械生产许可证号：食药监械生产许可证20081646号。 一、新版测温仪产品参数： 精确：测量偏差≤±0.2度。（采用进口红外线探测系统） 快速：测量时间＜0.5秒钟。 易用：一键测量，操作方便。 非接触：对人体额头测量，不接触人体皮肤。 长寿命：装2节5号电池，可使用超过10万次，产品使用寿命＞300万次。 测量距离：在5~15CM之内都可以适应，无需固定测量距离。 大屏显示：大屏幕液晶显示，白色背光，任何光线下都可以清晰显示。 温度报警：自由设定报警温度。 存储数据：存储32个测量数据，便于分析参考对比。 设置修改：可以修改设置参数，以适应不同肤色的人种（白人、黑人、黄色人种等） 单位转换：使用摄氏度、华氏度可相互转换。 产品用途：
人体体温测量：准确的测量人体体温，替代传统的水银体温计。 皮肤温度测量：测量人体皮肤表面温度，比如可用于断肢再植手术时需要测量皮肤的表面温度。 物体温度测量：测量物体的表面温度，比如可用于茶杯外表的温度的测量。 液体温度量：测量液体的温度，如婴儿洗澡水的温度、奶瓶内牛奶温度等。 技术性能： 1．正常使用条件温度：环境温度：10℃-40℃ 2．电源：DC3V（2粒AA电池） 3．尺寸：196×150×50㎜（长×宽×高） 4．重量：220g 5．测量范围：体温模式：32℃--42.9℃ 表面模式：0℃~60℃ 6．精度:0.2℃ 7．功率：≤50Mw 8．测量距离：5CM-15CM 9．自动关机：5秒 二、图片展示： 三、使用方法： 注意事项: - 遵循此说明书中的保养建议 - 此产品适合于专业用途或是家庭用途 - 产品使用的环境温度一定是在10~40℃. - 产品必须保持干净以及放在干燥的地方. - 请勿将额温枪放在有电击的地方. - 请勿将额温枪放置在极端的温度环境:高于50℃或低于-20℃.
人体红外测温仪电路系统设计与实现
题目人体红外测温仪电路系统设计与实现学生姓名高凯学号 所在学院物理与电信工程学院 专业班级通信 1204 班 指导教师赵峰 完成地点物理与电信工程学院实验室 6月5日 陕西理工学院本科毕业设计任务书
院(系) 物理与电信工程学院专业班级通信工程(通信1204) 学生姓名高凯 一、毕业设计题目人体红外测温仪电路系统设计与实现 二、毕业设计工作自年 11 月 9 日起至年 5 月 18 日止 三、毕业设计进行地点: 物理与电信工程学院实验室 四、毕业设计应完成内容及相关要求： 设计内容：研究非接触式热释电红外测温仪的原理，实现对物体表面温度快速准确的测量装置。设计红外测温仪的整体系统构架。根据热释电原理，主要针对人体体温测量进行具体的设计和实现，具体包括整体方案，硬件电路，单片机程序和主机程序。并利用设计出来的红外测温仪在环境温度30℃下对人体温度和水温进行了测量，对人体的温度测量的误差低于0.5℃。 设计要点：（1）熟练应用单片机进行电路系统设计；（2）掌握热释电红外测温原理，建立起测量温度与输出信号之间的函数关系；（3）设计测温电路系统，测温距离不小于10cm；（4）根据电路原理图，制作电路板，完成样品制作、调试、改进；（5）系统测试与性能分析，分析存在的技术问题，并提出改进的方法；（6）撰写论文。 六、毕业设计的进度安排：
1.开题报告截止日期： 3月18日 完成任务：（1）开题报告撰写，并于指定时间在系统中提交开题报告。（2）完成在系统中下达的外文翻译原文并提交。 2. 论文(设计)实施阶段截止日期： 5月18日 完成任务：（1）查阅文献资料拟定毕业论文（设计）大纲，进行相关实验、调查或文献综述。（2）4月中旬必须在系统中提交中期检查，教师审核后按照整改意见修改。（3）提交初稿，教师进行初审，退回修改，直到初稿审核经过，进行定稿阶段。 3. 评阅及答辩阶段截止日期： 6月13日 完成任务：（1）定稿论文评阅，答辩PPT制作。（2）论文答辩，答辩后按照修改意见对论文进行终稿定稿。 指导教师签名赵峰专业负责人签名王战备 学院领导签名熊晓军批准日期 -01-10